Starship/Super Heavy (ehemals BFR/ITS/MCT)

Wasser geht bestimmt nicht, sowohl LOX wie LCH4 sind saumäßig kalt, also wird es zwischen den Wänden auch sehr kalt sein, bildet sich bei der Wasserbeschickung Eis kann das Kühlwasser nicht überall hinkommen, also wird der Hitzeschutz nicht überall wirksam, Folge BUUUMMMM.
Man sollte auch eines nicht vergessen, das verdampfte Methan wird einen Isolationsfilm bilden, genau das gleiche wie bei den Triebwerken.

Da hat sich Elon ja mal wieder einen dicken Schnitzer erlaubt! Sag ihm schnell jemand Bescheid dass Wasser gar nicht geht!

Im Ernst: Während des Wiedereintritts werden sich die Temperaturen an und zwischen den Wänden ganz schnell in einem Bereich bewegen wo Gefrieren des Wassers das geringste Problem darstellt.

Wasser geht bestimmt nicht, sowohl LOX wie LCH4 sind saumäßig kalt, also wird es zwischen den Wänden auch sehr kalt sein, bildet sich bei der Wasserbeschickung Eis kann das Kühlwasser nicht überall hinkommen, also wird der Hitzeschutz nicht überall wirksam, Folge BUUUMMMM.
Man sollte auch eines nicht vergessen, das verdampfte Methan wird einen Isolationsfilm bilden, genau das gleiche wie bei den Triebwerken.

Auf den Methanfilm wollte ich auch gerade hinweisen. So eine 'Schutzschicht' kann man sehr leicht unterschätzten. Wenn man es schafft den äußeren heißen Atmosphärenstrom von der Außenhülle der Rakete zu trennen, und diese dann durch ihre Spiegelwirkung gut thermische Strahlung reflektiert, dann sollte sich der Energiefluss zur Rakete massiv reduzieren lassen.

Ob nun Methan oder Wasser genommen wird ist da gar nicht so entscheidend und da kommt es darauf an ob die zusätzliche Komplexität von Wassertanks und Teiltungen/Bedrückungsanlage den Vorteilen beim regenerativen Kühlen überwiegt..

@Hugo:
35% des aufgewendeten Materials gehen durch Ausschuss verloren. Kostet das Material (pro Kilogramm) also 135$, dann macht das rund 47$ an Material, oder eben 0,35kg mehr, das man zusätzlich verarbeiten muss, um 1kg Material zu erhalten und die müssen bei den Gesamtkosten selbstverständlich draufgerechnet werden, ergo 182$.
Egal wie weit das tatsächlich drunterliegt, es geht eben gegen den Wert 200$ (nichts anderes hat Elon ja auch gesagt).

Neues von Twitter:

https://twitter.com/elonmusk/status/1087794886315819008

When going to ~1750 Kelvin, specific heat is more important than latent heat of vaporization, which is why cryogenic fuel is a slightly better choice than water

im gasförmigen Zustand bei hohen Temperaturen überwiegt die Wärmekapazität (also Energieaufnahme durch Erwärmung) die Verdampfungsenthalpie. Gasförmig ist die Wärmekapazität von Methan tatsächlich höher als die von Wasserdampf:

https://www.engineeringtoolbox.com/methane-d_980.html

https://www.engineeringtoolbox.com/water-vapor-d_979.html

Bei 275K sind beide Cp noch ähnlich. Die Kapazität von CH4 steigt stärker mit der Temperatur als H2O.

Er sagt aber auch dass der Vorteil knapp ist. Also abwarten und Tee trinken.

Jetzt muss mal doof fragen: Die Temperaturen beim Wiedereintritt erreichen doch mehr als 1000°C. Wie kann denn dann Wasser, das bei 100°C verdampft kühlen?

Jetzt muss mal doof fragen: Die Temperaturen beim Wiedereintritt erreichen doch mehr als 1000°C. Wie kann denn dann Wasser, das bei 100°C verdampft kühlen?

Solange das Wasser verdampft wird es nicht heißer als 100 °C. Die ganze Energie wird ja für den Phasenübergang von flüssig zu gasförmig benötigt. Das ist genau der Trick bei dieser Kühlung. Man muss eben nur konstant Wasser zum verdampfen nachfördern.

Zitat von: Dublone am 23. Januar 2019, 07:23:04

Jetzt muss mal doof fragen: Die Temperaturen beim Wiedereintritt erreichen doch mehr als 1000°C. Wie kann denn dann Wasser, das bei 100°C verdampft kühlen?

Solange das Wasser verdampft wird es nicht heißer als 100 °C. Die ganze Energie wird ja für den Phasenübergang von flüssig zu gasförmig benötigt. Das ist genau der Trick bei dieser Kühlung. Man muss eben nur konstant Wasser zum verdampfen nachfördern.

Nicht ganz. Nach der Verdampfung bei zb 100°C erwärmt sich das Wasser(Dampf) weiter. Beispielsweise auf 1750K, also eine Erwärmung um ca 1400°C. Dafür ist Energie notwendig die aus der Umgebung kommt und diese abkühlt. Die Energiemenge welche die Erwärmung verbraucht übersteigt dabei die Verdampfung. Das ist es wovon Elon oben spricht.

Jetzt muss mal doof fragen: Die Temperaturen beim Wiedereintritt erreichen doch mehr als 1000°C. Wie kann denn dann Wasser, das bei 100°C verdampft kühlen?

Die Shuttleduesen waren so gut gekühlt, dass sich das Metall nicht mal auf 100 Grad erhitzt hat. Um das Spaceship beim Atmosphaereneintritt so zu kuehlen, dass es nicht unnötig ueberhitzt, ist dank der extrem hohen Waermekapazitaet von Wasser gar nicht so gross, wie man glauben moechte. Ich rechne mir das mal aus. 

Bis auf das Problem mit einfrierendem Wasser, ist Wasser sicher die bessere Alternative weil es nach der Landung von Passagieren eher nicht mehr benötigt wird oder zumindest einfacher als LCH4 beschaffbar sein sollte. Ich habe trotzdem Zweifel wegen dem Frostproblem.

Um das Spaceship beim Atmosphaereneintritt so zu kuehlen

Ich glaube du meinst das Starship

Elon hat wieder fleißig gezwitschert und Fragen beantwortet. Ich klaue die Sammlung der Fragen und Antworten einfach mal aus dem spaceX-Subreddit:

Related Elon tweets from today:

Question: "[...] how many crew members would be in the BFR on such a mission"
Response: "It’s designed for 100 people on a Mars journey"

Question: "When do you foresee Mars Base Alpha being self sufficient assuming the initial 2022 cargo + 2024 cargo & crew test flights go according to plan?"
Response: "About 10 orbit synch windows, which are every 26 months, so self-sufficiency around 2050"

Question: "I just realized another major advantage to stainless steel on Starship. It could literally be repaired with a welder!!!! [...]"
Response: "Absolutely. You’ve touched on a very important point. The ship must be easy to repair on the moon and Mars."

Question: "[...] Are the large fin/flaps still part of the design and the way it’ll reenter?"
Response: "Yes, ship needs pitch/roll/yaw control across wide Mach regime & angle of attack"
Response: "Will probably make booster legs/flaps same as ship, instead of like F9"
Response: "To be clear, I’m confident that a stainless steel ship will be lighter than advanced aluminum or carbon fiber, because of strength to weight vs temperature & reduced need for heat shielding"

Question: "Full flow staged combustion cycle still?"
Response: "Yes"

Question: "Still planning to use methalox RCS thrusters and not cold gas? If so, how do you get those to be quick enough to function as RCS?"
Response: "Cold gas thrusters only. Will use body flaps & main engines for landing orientation, so won’t need high thrust reaction control. Simplifies things considerably."

Question: "How many engines will be on SuperHeavy? Looks like the engine is to big to fit 31 of them on there."
Response: "Still up to 31. Will probably fly with fewer initially in case it blows up."

Follow-up to Raptor photos: "Initially making one 200 metric ton thrust engine common across ship & booster to reach the moon as fast as possible. Next versions will split to vacuum-optimized (380+ sec Isp) & sea-level thrust optimized (~250 ton)."

Ich bin leider bei der Arbeit und habe gerade keine Zeit die Tweets zu übersetzen. Vielleicht kann das ja ein anderer User übernehmen.

Die für mich interessanteste Info, dass der Booster die gleichen Beine und aerodynamischen Anbauten bekommt wie das Starship. Damit dürfte auch der Booster beim Eintritt "auf dem Bauch" reinkommen anstatt Hinterteil voraus, wie bei F9.

Die für mich interessanteste Info, dass der Booster die gleichen Beine und aerodynamischen Anbauten bekommt wie das Starship. Damit dürfte auch der Booster beim Eintritt "auf dem Bauch" reinkommen anstatt Hinterteil voraus, wie bei F9.

Finde ich überraschend. Das wäre ein ganz neues Flugprofil, welches mann erstmal lernen muss. Das was man bei den "Gridfin-Boostern" gelernt hat wäre damit überflüssig. Zumindest der teil in dem kein Triebwerk läuft.

Response: "Will probably make booster legs/flaps same as ship, instead of like F9"

Also: "Wahrscheinlich bekommt der Booster auch Beine/Klappen genauso wie das Starship, im Gegensatz zur F9"  (E.M.)

Damit scheint auch die Frage der vor einem Jahr hier (und im Brownswille Thread) ausführlich diskutierten "direkten Landung in die Halteklammern" beantwortet. Mit solchen Beinen kann auch der Booster grundsätzlich auf jeder ebenen Fläche landen, möglicherweise später mit genügend Erfahrung  auch direkt über einem Flammengraben. Die Landegenaugkeit (einschließlich Winkelgenaugkeit) muß bei der breiten Auflage natürlich enscheidend kleiner sein und eine komplizierte Einfangvorrichtung kann entfallen.

Das Projekt wird so erfreulicherweise nach und nach auf die wirklich entscheidenden Dinge reduziert, unnötige "Flausen" werden glücklicherweise gestrichen. So wie ich das sehe - weil die Entwicklungsleute (die jetzt endlich direkt "drinhängen") offenbar schlagende Argumente vorbringen.

Sicher scheint mir nur das zu sein, daß es keine direkte Landung in die Halteklammern der Startvorrichtung geben wird. Weil das keinen Vorteil, sondern nur unkalkulierbare Risiken und großen Entwicklungsaufwand bringt.

Zitat von: Steppenwolf am 04. Februar 2019, 10:22:37

Die für mich interessanteste Info, dass der Booster die gleichen Beine und aerodynamischen Anbauten bekommt wie das Starship. Damit dürfte auch der Booster beim Eintritt "auf dem Bauch" reinkommen anstatt Hinterteil voraus, wie bei F9.

Finde ich überraschend. Das wäre ein ganz neues Flugprofil, welches mann erstmal lernen muss. Das was man bei den "Gridfin-Boostern" gelernt hat wäre damit überflüssig. Zumindest der teil in dem kein Triebwerk läuft.

Ja, allerdings muss man das neue Profil fürs SS eh lernen. Die Unterschiede dürften nicht so groß sein (zumindest gegen Ende). Und man spart sich eventuell eine SH Teststufe, da die SS Test-Daten auf SH übertragbar sein sollten.

Nach gleichen Engines und Materialien nun auch das Flugprofil. Sie sind  in der Vereinheitlichung wenigstens konsequent. 

Zitat von: greyfalcon am 04. Februar 2019, 09:03:29

Response: "Will probably make booster legs/flaps same as ship, instead of like F9"

Also: "Wahrscheinlich bekommt der Booster auch Beine/Klappen genauso wie das Starship, im Gegensatz zur F9"  (E.M.)

Damit hängt natürlich auch die Frage zusammen, wie zukünftig Hot Fire Tests durchgeführt werden. Ob man überhaupt irgendwelche Haltevorrichtungen haben wird, die ja bei einer Außenlandung auch nicht verfügbar sind.

Es wäre eigentlich konsequent, die Tests auch anzupassen - entweder mit der Leistung unterhalb der notwendigen Startleistung zu bleiben, oder sogar einen kleinen "Hoppser" zu machen. Andererseits sollte für Schlechtwetterperioden schon irgend eine Möglichkeit der Fixierung auf dem Boden verfügbar sein.

Andererseits sollte für Schlechtwetterperioden schon irgend eine Möglichkeit der Fixierung auf dem Boden verfügbar sein.

Ja, aber das ist ja einfach. Es muss dann ja nur ein Sicherungssystem gegen umwehen bzw abheben beim SFT geben. Diese Sicherungen müssen vorm echten Start dann einfach entfernt werden. Halteklammern die beim Start im richtigen Moment automatisch öffnen (wie bei der F9) sind praktisch nicht mehr nötig, da das Ding ja selber steht. Auf der anderen Seite tut man sich dann schwerer den Start abzubrechen, sollte eines der Raptoren nicht richtig funktionieren. Mit Halteklammern muss man einfach das Öffnen der Halteklammern so lange verzögern, bis alle Triebwerke richtig laufen. Ohne Halteklammern sehe ich nur die Möglichkeit die Raptoren maximal gedrosselt zu zünden und dann erst hochzuregeln, wenn alle laufen.

Es hätte schon nen riesen Vorteil wenn keine Halteklammern nötig wären. Im Grunde würde das Pad der SuperHeavy dann nur aus einem Flammschacht und den Anschlüssen für Treibstoff und Elektrik bestehen. Alles andere bringt die Rakete praktisch selbst mit. Das würde das Pad schon deutlich einfacher machen.


Mane

Ein Gedanke der mir neulich kam.
Wenn ein Starship längere Zeit auf dem Mars steht ist es dort ja auch dem permanent in der Atmosphäre vorhandenen Staub und auch den stärkeren Staubstürmen ausgesetzt.

-Könnte der Staub in die Poren des Hitzeschildes eindringen und sich dort irgendwo absetzten oder gar Poren verstopfen?
-Könnte der Staub in Verbindung mit Wind über längere Zeit die spiegelnde Oberfläche des Schiffes abstumpfen lassen (Sandstrahlen) und so die für die Kühlung benötigten reflektierenden Eigenschaften verlieren oder verringern?

Ich habe diese Fragen auch in der Facebook-SpaceX-Fangruppe und bei reddit gestellt. Antworten waren.

-Hitzeschild kurz mit etwas Treibstoff von innen ausblasen.
-Marsluft filtern und sie über die Dauer des Aufenthaltes auf dem Mars mit einem konstanten Überdruck durch das Hitzeschild leiten.
-Eine Plane über das gesamte Schiff hängen.
-Es sind garkeine Probleme, das geht so.
-Das Schiff reinigt sich selbst beim Wiedereintritt.
-Feiner Staub kommt überall hin, dass kann man nicht verhindern.

Ich fand die Idee mit dem Konstanten Überdruck mit Marsluft durch das Hitzdeschild ziemlich gut.
Was die Reflektierende Oberfläche angeht, eine Plane oder ähnliches könnte funktionieren, nur wie anbringen?

Was meint ihr? Problem oder nicht? Wenn ja, wie lösen?

Eine Frage zum Anschluss. Wie groß würden die Poren wohl sein?
Ein durchschnittliches marsianisches atmosphärisches Staubkorn ist laut Wiki 0,003mm groß.
https://en.wikipedia.org/wiki/Martian_soil

-Könnte der Staub in die Poren des Hitzeschildes eindringen und sich dort irgendwo absetzten oder gar Poren verstopfen?

Beim irdischen Sand und Wüsten würde ich aber sagen, daß sich der Sand dort nicht festsetzt. Er kommt zwar überall hin, sammelt sich nur an windstillen Stellen und haftet wegen der Trockenheit nicht. (Deswegen muß man in Wüsten z.B. absolut trockene Radmuttern und Bolzen haben, erst Fett macht daraus eine richtige haftende Schmirgelmasse.)

Ich hatte aber anhand der Couriosity Fotos den Eindruck, daß sich der Sand dort irgendwie anders verhält: es bilden sich stabilere Krusten, als ich es kenne. Etwas muß die Körner zusammenhalten, das könnte eine Gefahr sein.

-Könnte der Staub in Verbindung mit Wind über längere Zeit die spiegelnde Oberfläche des Schiffes abstumpfen lassen (Sandstrahlen) und so die für die Kühlung benötigten reflektierenden Eigenschaften verlieren oder verringern?

Allgemein nimmt der Schmirgeleffekt mit der Höhe ziemlich stark / exponential ab. Deswegen entstehen diese pilzartigen Steine, die dann irgendwann umfallen und alles geht von vorne los. Liegen gebliebene Autos sind an ungeschützten Stellen nach einigen Jahren aber auch bis zum Dach sandgestrahlt. Das BFS ist allerdings deutlich höher und die Beine vertragen das, vermute ich. Ich tippe, daß 2 Jahre bei der Höhe keine ernsten Probleme bringen. Eine Schutzfolie wäre vielleicht aber eine Möglichkeit.   

Franzosen mit ihren PKWs haben die Sandstrahlwirkung seinerzeit mit einer dicken Fettschicht auf dem Lack bekämpft, was eine Schutzkruste erzeugte. Diese Methode ist aber wegen der Poren bei BFS natürlich  ausgeschlossen.

Die Kameras der Rover zeigen keine Verschleierung der Optik selbst nach vielen Jahren. Deshalb schließe ich Sandstrahleffekte aus. Verschließen der Poren halte ich für möglich. Dagegen würde ein leichter Überdruck in den Kanälen durch gefilterte Marsluft helfen.

Na ja als Staubschutz könnte die Firma R3 ne etwas größere Hülle liefern, wird dann einfach nach der Landung runter gerollt

Was wollt Ihr denn noch alles mit zum Mars schleppen? 

Prob wise for version 1 to have legs or we will frag a lot of launch pads

Booster hat Beine.

Das und weitere Antworten:
https://twitter.com/elonmusk/with_replies

Die Kameras der Rover zeigen keine Verschleierung der Optik selbst nach vielen Jahren. Deshalb schließe ich Sandstrahleffekte aus.

Das klingt sehr plausibel. Wenn sonst keine Erscheinungen dieser Natur an den Rovern gefunden wurde braucht man sich vielleicht wirklich keine Gedanken machen, dass die Oberfläche Matt werden könnte. Könnte vielleicht noch sein, dass die Linsen weniger abstumpfen würden, weil Glas härter ist als Edelstahl.